Percobaan Aktivitas Enzim

PENGARUH SUHU TERHADAP AKTIVITAS ENZIM

Katalisator mempercepat reaksi kimia, mengalami perubahan selama reaksi, tetapi berubah kembali kepada keadaan semula setelah reaksi-reaksi selesai. Enzim merupakan biokatalisator yang bekerja spesifik. Aktivitas katalis yang dimiliki enzim merupakan alat ukur yang selektif dan sensitif terhadap aktivitas enzim. Aktivitas enzim dapat diamati dari sisa substrat, pH, suhu, dan indikator. Aktivitas enzim dapat diamati dari sisa substrat atau produk yang terbentuk. Faktor yang mempengaruhi pengukuran aktivitas enzim antara lain konsentrasi enzim dan substrat, suhu, pH, dan indikator. Aktivitas enzim meningkat bersamaan dengan peningkatan suhu, laju berbagai proses metabolisme akan naik sampai batasan suhu maksimal. Prinsip biologis utama adalah homeostatis, yaitu keadaan dalam tubuh yang selalu mempertahankan keadaan normalnya. Perubahan relatif kecil saja dapat mempengaruhi aktivitas banyak enzim. Adanya inhibitor non kompetitif irreversibel dan antiseptik dapat menurunkan aktivitas enzim.

Kecepatan reaksi mula-mula meningkat dengan menaiknya suhu, hal ini disebabkan oleh peningkatan energi kinetik pada molekul-molekul yang bereaksi. Akan tetapi pada akhirnya energi kinetik enzim melampaui rintangan energi untuk memutuskan ikatan hidrogen dan hidrofobik yang lemah, yang mempertahankan struktur sekunder-tersiernya. Pada suhu ini terjadi denaturasi enzim menunjukkan suhu optimal. Sebagian besar enzim suhu optimalnya berada diatas suhu dimana enzim itu berada.

Aktivitas enzim maksimal diperoleh pada pH optimal, untuk saliva (enzim amilase) pHnya 7. Bentuk kurva aktivitas pH ditentukan oleh denaturasi enzim (pada pH tinggi atau rendah) dan penambahan status bermuatan pada enzim dan atau substrat. Enzim dapat pula mengalami perubahan bentuk bila pH bervariasi. Gugus yang bermuatan yang jauh dari daerah terikat substrat diperlukan untuk mempertahankan struktur tersier-kuartener yang aktif. Dengan perubahan muatan pada gugus ini maka protein dapat terbuka sehingga aktivitasnya berubah.

Kecepatan awal suatu reaksi merupakan kecepatan yang diukur sebelum terbentuk produk yang cukup untuk memungkinkan suatu reaksi, kecepatan awal suatu reaksi yang dikatalisis enzim harus sebanding dengan konsentrasi enzim. Untuk menentukan kecepatan reaksi, sebenarnya pengaruh konsentrasi substratlah yang sangat berarti. Namun, konsentrasi substrat yang menunjukkan kecepatan maksimal aktivitas enzim akan mencerminkan jumlah enzim aktif yang ada.

Inhibitor non kompetitif irreversibel adalah suatu zat yang menghambat kerja enzim dengan cara berikatan dengan enzim tetapi bukan pada active sidenya, karena inhibitor tidak memiliki kesamaan dengan struktur substrat, maka peningkatan konsentrasi substrat umumnya tidak menghilangkan inhibitor tersebut. Banyak racun yang bekerja sebagai inhibitor non kompetitif irreversibel terhadap aktivitas enzim, antara lain ion logam berat, iodosetamida, dan zat-zat pengoksidatif.

Pembahasan:
Pada perubahan suhu, kecepatan reaksi yang dikatalisis oleh enzim mula-mula meningkat karena adanya peningkatan suhu. Energi kinetik akan meningkat pada kompleks enzim dan substrat yang bereaksi. Namun, peningkatan energi kinetik oleh peningkatan suhu mempunyai batas yang optimum. Jika batas tersebut terlewati, maka energi tersebut dapat memutuskan ikatan hidrogen dan hidrofobik yang lemah yang mempertahankan struktur sekunder-tersiernya. Pada suhu ini, denaturasi yang disertai dengan penurunan aktivitas enzim sebagai katalis akan terjadi. Suhu optimal enzim bergantung pada lamanya pengukuran kadar yang dipakai untuk menentukannya. Semakin lama suatu enzim dipertahankan pada suhu dimana strukturnya sedikit labil, maka semakin besar kemungkinan enzim tersebut mengalami denaturasi.

Dari hasil percobaan, pada suhu 0 ^oC, besarnya aktivitas enzim cukup signifikan besarnya. Seharusnya, pada suhu ini enzim dalam keadaan inaktif. Namun, ada sedikit kesalahan yang mungkin disebabkan karena kurang cepatnya praktikan mengisolasi enzim sehingga enzim telah bereaksi pada suhu kamar dan akibatnya ada sedikit aktivitas enzim yang terjadi. Belum lagi suhu kulkas yang tidak stabil karena sering dibuka dan ditutup oleh praktikan lain selama pengeraman. Sehingga kemungkinan besar temperatur yang diinginkan 0 oC tidak dapat tercapai. Seharusnya pada suhu 37 oC merupakan suhu dimana aktivitas enzim maksimal. Pada suhu ini seharusnya reaksi berlangsung paling cepat. Hal ini terjadi karena temperatur ini merupakan temperatur normal tubuh manusia (suhu optimal enzim amilase salivarius adalah 37 oC). Tetapi pada percobaan didapat kecepatan reaksi enzimatik tertinggi adalah pada suhu ruang. Hal ini mungkin disebabkan karena suhu di dalam ruangan lab lebih tinggi daripada suhu ruangan yang normal (28 oC) atau mungkin karena inkubasi pada suhu 37 oC kurang tepat atau tidak akurat. Pada interval suhu 0 oC-37 oC, kecepatan reaksi enzimatik mengalami kenaikan. Setelah melewati suhu optimum (37 oC), maka kecepatan reaksi enzimatik kembali menurun.

PENGARUH pH TERHADAP AKTIVITAS ENZIM

Kondisi pH dapat mempengaruhi aktivitas enzim melalui pengubahan stuktur atau pengubahan muatan pada residu yang berfungsi dalam pengikatan substrat atau katalis. Sebagai contoh, enzim bermuatan negatif (Enz-) bereaksi dengan substrat bermuatan positif (SH+) :

Enz- + SH+ ® EnzSH

Pada pH yang rendah, Enz- mengalami protonasi dan kehilangan muatan negatifnya (enzim dinetralisir) :

Enz- + H+ ® EnzH

Sedangkan, pada pH yang tinggi, SH+ mengalami ionisasi dan kehilangan muatan positifnya (substrat dinetralisir) :

SH+ ® S + H+

Karena (berdasarkan definisi) satu-satunya bentuk yang mengadakan interaksi adalah SH+ dan Enz-, nilai pH yang ekstrim (tinggi ataupun rendah) akan menurunkan kecepatan reaksi.
Pada kurva yang diperoleh melalui percobaan, dapat dilihat bahwa enzim amilase saliva memiliki pH optimal pada pH 7, karena pada pH ini diperoleh aktivitas enzim yang tinggi (kecepatan reaksi enzimatik tinggi). Umumnya, kecepatan reaksi enzimatik meningkat hingga mencapai pH optimal dan menurun setelah pH lebih besar dari pH optimal. Pada pH 1, 3 dan 5, aktivitas enzim masih ada, tetapi kecil (ditunjukkan oleh kecepatan reaksi enzimatik yang kecil pula). Hal ini disebabkan pada pH kurang dari 4, enzim amilase saliva menjadi tidak aktif. Pada pH 9 dan 11, aktivitas enzim menurun karena telah terlewati pH optimal dari enzim tersebut.

PENGARUH KADAR ENZIM TERHADAP AKTIVITAS ENZIM

Aktivitas enzim dipengaruhi oleh kadar enzim. Aktivitas enzim dan kadar enzim memiliki hubungan perbandingan yang lurus. Hal ini berarti semakin besar kadar enzim, semakin besar aktivitas enzim dan semakin cepat reaksi yang dikatalisis enzim. Apabila kadar substrat tetap dan kadar enzim turun, maka kecepatan rekasi yang dikatalisis enzim akan menurun karena enzim yang tersedia tidak cukup banyak untuk bereaksi dengan substrat. Reaksi enzimatik yaitu:

k1 k2

Enz + S Enz-S Enz + P

Semakin banyak enzim yang berikatan dengan substrat, kecepatan reaksi semakin meningkat dan semakin banyak kompleks enzim-substrat yang terbentuk. Maka produk yang terbentuk pun semakin banyak.
Pada percobaan kali ini dibuat larutan enzim dengan berbagai macam konsentrasi untuk dapat membandingkan kerja enzim pada berbagai konsentrasi. Kadar enzim yang bervariasi dibuat dengan pengenceran dengan aquadest.

Pada hasil percobaan, aktivitas enzim tertinggi (kecepatan reaksi enzimatik tertinggi) seharusnya diperoleh pada kadar enzim terbesar, yaitu saat saliva tidak diencerkan. Hal ini disebabkan banyak enzim yang bereaksi dengan substrat sehingga kecepatan reaksi tinggi dan produk banyak yang dihasilkan. Semakin menurun kadar enzim, aktivitas enzim seharusnya semakin menurun.

Selanjutnya pada pengenceran 10x seharusnya diperoleh kecepatan reaksi enzimatik yang lebih kecil daripada tanpa pengenceran. Hal ini disebabkan jumlah enzim yang bereaksi dengan substrat berkurang sehingga aktivitas enzim pun menurun. Begitupun pada pengenceran seterusnya, seharusnya diperoleh bahwa semakin tinggi pengenceran (semakin encer), semakin menurun pula aktivitas enzim (kecepatan reaksi menurun)
Akan tetapi, percobaan yang dilakukan praktikan tidak sesuai dengan hasil yang seharusnya didapat. Terjadi penyimpangan-penyimpangan sehingga kecepatan reaksi enzimatik tidak berbanding lurus dengan kadar enzim melainkan kecepatan enzim bervariasi naik turun terhadap kadar enzim.
Penyimpangan tersebut dapat disebabkan oleh berbagai hal:

·       Kurang teliti dalam melakukan pengenceran

·       Kesalahan waktu atau suhu saat pengeraman

·       Saliva sebagai sumber enzim telah dipengaruhi oleh zat warna atau kandungan dari permen karet yang digunakan untuk memicu pengeluaran saliva

PENGARUH INHIBITOR NON-KOMPETITIF IREVERSIBEL (LOGAM BERAT) DAN ANTISEPTIK TERHHADAP AKTIVITAS ENZIM

Inhibitor adalah zat yang dapat menghambat kerja enzim. Penghambatan kerja enzim dibedakan menjadi penghambatan reversibel dan penghambatan ireversibel. Selain itu, ada pula inhibitor kompetitif dan inhibitor non-kompetitif.
Inhibitor kompetitif memiliki struktur kimia yang mirip dengan substrat dan mengikat enzim pada active site yang sama dengan substrat (tempat katalitik). Maka, inhibitor dan substrat akan bersaing untuk memperebutkan tempat-tempat pengikatan yang sama pada permukaan enzim. Struktur inhibitor non-kompetitif berikatan dengan enzim pada domain yang berbeda dari tempat pengikatan enzim-substrat. Inhibitor ini dapat bereaksi dengan kompleks enzim-substrat (karena tempat pengikatan enzim yang berbeda) untuk menghasilkan produk. Dalam kata lain inhibisi nonkompetitif tidak terdapat persaingan antara substrat dan inhibitor

Inhibitor nonkompetitif yang reversible menurunkan percapatan reaksi maksimal yang diperoleh pada pemberiaan sejumlah tertentu enzim ( Vmaks yang lebih rendah ) tetapi biasanya tidak mempengaruhi Km., karena I dan S berikatan pada tempat yang berlainan. Pembentukan kompleks EnzInhibitor maupun EnzSubstrat dapat terjadi, karena EnzIS dapat terurai dan membentuk produk dengan kecepatan yang lebih lambat daripada penguraian EnzS, reaksi dapat diperlambat tetapi tidak akan berhenti.
Inhibitor non-kompetitif ireversibel yaitu inhibitor yang berikatan dengan enzim tidak pada active site-nya dan pengikatan inhibitor-enzim tidak dapat lepas lagi. Pada umumnya, terjadi pengikatan secara kovalen dengan gugusf ungsional dari enzim. Ion-ion logam berat, seperti Ag+ dan Hg2+, dapat mengurangi aktivitas enzim. Jika ion logam berat ini berikatan dengan enzim, enzim akan mengalami denaturasi.
Pada percobaan saliva diencerkan 80X dikarenakan saliva menunjukan aktifitas enzim substrat berlebih ( test dengan larutan iodium ) pada pengenceran 80X dengan aquadest. Aktivitas enzim tertinggi dicapai pada pengenceran dengan air suling. Sedangkan, pada pengenceran dengan larutan sublimat dan larutan timbal asetat, aktivitas enzim menurun karena sublimat dan timbal asetat menghambat enzim dengan berikatan pada substrat dan dapat mendenaturasi enzim. Inhibisi yang ditimbulkan oleh timbal asetat (Pb2+) lebih besar daripada yang ditimbulkan oleh sublima (Hg2+). Hal ini terlihat dari kecepatan reaksi enzimatik pada pengenceran dengan larutan timbal asetat paling kecil (aktivitas enzim sangat kecil).

KESIMPULAN
Dari beberapa percobaan yang dilakukan, maka dapat disimpulkan antara lain adalah sebagai berikut:

1.    Kecepatan reaksi enzimatik akan meningkat seiring dengan peningkatan suhu sampai batas optimum. Setelah melewati suhu optimum, maka kecepatan reaksi enzimatik akan kembali menurun. Suhu optimum enzim amilase salivarius adalah 37 oC, sama dengan suhu normal tubuh.

2.    Kecepatan reaksi enzimatik akan meningkat seiring dengan peningkatan suhu sampai batas optimum. Setelah melewati suhu optimum, maka kecepatan reaksi enzimatik akan kembali menurun. Suhu optimum enzim amilase yang terdapat pada saliva adalah 37 oC, sama dengan suhu normal tubuh.

3.    Enzim memiliki aktivitas maksimal pada pH optimumnya (pH optimum enzim amilase saliva adalah 9. Penurunan atau kenaikan pH akan mempengaruhi aktivitas enzim.

4.    Inhibitor logam berat dapat menyebabkan denaturasi enzim sehingga aktivitas enzim kecil sekali.